EP1568424A1 - Presse pour le maintien et le pressage d'une pièce - Google Patents

Presse pour le maintien et le pressage d'une pièce Download PDF

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EP1568424A1
EP1568424A1 EP05101429A EP05101429A EP1568424A1 EP 1568424 A1 EP1568424 A1 EP 1568424A1 EP 05101429 A EP05101429 A EP 05101429A EP 05101429 A EP05101429 A EP 05101429A EP 1568424 A1 EP1568424 A1 EP 1568424A1
Authority
EP
European Patent Office
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press according
press
heating
matrix
translation
Prior art date
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Granted
Application number
EP05101429A
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German (de)
English (en)
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EP1568424B1 (fr
Inventor
Patrick Aubry
Alain Paul Bourgeois
Alain Lorieux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
SNECMA Moteurs SA
SNECMA SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by SNECMA Moteurs SA, SNECMA SAS filed Critical SNECMA Moteurs SA
Publication of EP1568424A1 publication Critical patent/EP1568424A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1568424B1 publication Critical patent/EP1568424B1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J17/00—Forge furnaces
    • B21J17/02—Forge furnaces electrically heated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B21J13/03—Die mountings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K3/00—Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like
    • B21K3/04—Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like blades, e.g. for turbines; Upsetting of blade roots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/02—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine or like blades from one piece
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
    • C21D9/0025—Supports; Baskets; Containers; Covers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below

Definitions

  • the invention relates to a press for holding and pressing a piece, in particular for a titanium blade of a turbomachine.
  • a turbojet compressor vane for example, is a part formed by forging. Dawn is first stamped. This operation gives its shape at dawn but also induces constraints within it, which must be to balance. For this purpose, the dawn is put in a press, where it is heated and pressed between two matrices having an imprint whose shape corresponds to that of dawn. This results in relaxation of stresses within the dawn.
  • the prior art especially for parts such as fan blades, teaches the use of a press with at least one tray, supporting a matrix, is movable in vertical translation by means of a hydraulic jack, for generate pressure on the titanium dawn by pressing on the other matrix it also supported by a tray. Everything is included in an oven with a isothermal enclosure, conventionally heated to a temperature between 700 ° C and 900 ° C for a fixed period.
  • the blades are of complex three-dimensional shapes. A bad dawn positioning between the dies can result in the application of a nonuniform pressure on its surface and therefore the formation of new constraints, which is the opposite of the goal. The setting of the matrices one compared to the other is therefore very delicate, and a tiny variation of the angle attacking the moving matrix causes the aforementioned drawbacks.
  • the present invention aims to overcome these disadvantages.
  • the invention relates to a press, comprising a first element and a second element for holding and pressing a workpiece between them, the first element being translated in translation with respect to the second element by means of training, characterized in that the first element is mounted floating relative to the second element and said elements comprise positioning means relative to one another at the end of race.
  • the first element has freedoms of movement in a number of directions, possibly the six, to some extent, ie in a dimensionally constrained way by relative to the size of the travel in translation authorized by the means drive.
  • the press comprises translational guiding means of the first element and a game is spared between the first element and the means guidance.
  • the first element and the second element each comprise a matrix for holding and pressing the part.
  • the positioning means of the first element with respect to the second element comprise at least one finger of positioning cooperating with a bore.
  • the matrix of the first element comprises at least one said positioning finger and the matrix of the second element comprises at least one said bore.
  • each positioning finger comprises a portion of cylindrical shape and a portion of frustoconical shape.
  • the Drive means include a pneumatic cylinder.
  • the press arranged vertically, has at least one support spacer of the first element in a position and second drive means in translation of the second element with respect to the first element.
  • the second training means in translation include a hydraulic cylinder.
  • each element comprises a plate and a heating insulating support supporting the matrix.
  • At least one layer of thermal insulation is disposed at the periphery of the dies.
  • At least one insulating heating support comprises heating resistors.
  • the resistances of heating are contained in cartridges.
  • the resistances of heating are embedded and crimped in the heating insulating support.
  • the invention relates to the use of a press for thermal straightening of a turbomachine blade formed by forging, but the applicant does not intend to limit the scope of its rights to this application.
  • the press 1 of the invention comprises a structural base 2, supporting four columns 3, which form a frame, or frame, parallelepiped of the press 1.
  • the columns 3 support a plateau lower 4 and an upper plate 5, here circular.
  • the 1 is shown in two different configurations, FIG. cut into two parts, on both sides of a global plane of symmetry 6 vertical of the press 1.
  • the lower plate 4 is movable in vertical translation. To the left of the plane of symmetry 6, the lower plate 4 is represented in position low, to the right of the plane of symmetry 6, the lower plate 4 is represented in high position, as will be described more precisely later.
  • the lower plate 4 supports, in its central part, a support lower insulating heater 7, which comprises a circular plate 8 supported by vertical walls 9.
  • the plate 8 could have another shape.
  • the vertical walls 9 define between them cavities 10 containing an insulator thermal, comprising for example ceramic fibers.
  • the plateau 8 of lower heating insulating support 7 contains heating resistors 11 which will be described more precisely later.
  • the lower plate 4 supports, along its peripheral part, around of the lower insulating heating support 7 and on the height of the latter, a lower thermal insulation layer 12.
  • This layer of thermal insulation lower 12 supports a layer of intermediate thermal insulation 13, which extends to the right of the lower thermal insulator 12, above the level of the lower insulating heating support 7.
  • the plate 8 of the lower insulating heating support 7 supports a lower die 14 for pressing a part formed by forging, the latter not shown.
  • the matrix 14 is here circular in shape.
  • the lower matrix 14 comprises a footprint 45 whose shape fits, for its lower half, to the shape of the forged part, which is in the preferred embodiment of the invention a titanium blade of a turbojet engine.
  • the lower plate 4 supports, in four diametrically opposed points two by two, a sleeve 15, surrounding the column 3 corresponding to the corner considered, extending above the plate 4, outside the latter.
  • the sleeve 15 is, at its lower end, secured to the lower plate 4.
  • Each sleeve 15 has, at its upper end, a ring 16, intended to slide in translation along column 3.
  • the lower plate 4 is secured to the crowns 16 which fill, with their corresponding column 3, a guide function of the lower plate 4 in translation.
  • the press 1 At the base of each column 3, on its base 2, the press 1 comprises a shim 19, supporting a spacer 20 supporting the lower plate 4, by the base of its sleeves 15, when the lower plate 4 is in the lower position.
  • the spacers 20 make it possible to adjust the desired altitude of the lower plate 4 by low position.
  • the upper plate 5 supports, in its central part, a support upper insulating heater 21 which comprises a supported circular tray 22 by vertical walls 23.
  • the plate 22 could have another shape.
  • the vertical walls 23 defined between them cavities 24 containing a thermal insulation, comprising for example ceramic fibers.
  • the tray 22 of the upper heating insulating support 21 contains heating resistors 25 which will be described more precisely later.
  • the upper plate 5 supports, along its peripheral part, around of the upper heating insulating support 21 and on the height of the latter, a upper thermal insulation layer 26.
  • the plate 22 of the upper insulating heating support 21 supports a upper matrix 27 of pressing the dawn.
  • the matrix 27 is here of form circular.
  • the upper die 27 includes a fingerprint whose shape fits, for its upper half, the shape of dawn. She is the matrix complementary to the lower die 14 to completely enclose the blade.
  • the upper plate 5 is for the moment considered fixed in a position higher.
  • the lower die 14 has two positioning fingers 31, located at two diametrically opposite points on the upper surface of the lower die 14 and protruding vertically out of the latter.
  • Each positioning pin 31 comprises a lower portion 32 of cylindrical shape and an upper portion 32 of frustoconical shape.
  • the upper die 27 has two bores 34 for receiving a positioning finger 31, located at two points on the lower surface of the upper matrix 27 at a placement corresponding to the placement of the finger of corresponding positioning 31 on the lower matrix 14.
  • the diameter of each bore 34 corresponds to the diameter of the cylindrical portion 32 of the finger corresponding positioning 31.
  • the positioning fingers 31 of the lower die 14 are arranged to cooperate with the bores 34 of the upper die 27 so that, when the positioning fingers 31 are fitted into the bores 34, the lower 14 and upper 27 matrices are exactly positioned one relative to each other to squeeze the dawn they clasp uniformly.
  • the arrangement of the positioning fingers 31 and the bores 34 is thus made according to the imprints that include matrices 14, 27, so that that they are exactly positioned facing each other when the positioning fingers 31 are fitted into the bores 34.
  • the positioning fingers 31 and the bores 34 cooperate to perform a function of positioning the lower matrix 14 with respect to the upper die 27.
  • Other positioning means could be considered, for example machined shapes on the matrices 14, 27 so complementary to fit in one another and position correctly the lower matrix 14 with respect to the upper matrix 27.
  • the base 2 of the press 1 of the invention supports a pneumatic cylinder 28.
  • This pneumatic jack 28 is secured, on its lower part, to the base 2, and secured, on its upper part, to the lower part of the lower plate 4. Between the two, it comprises a cushion of air, or bladder of air, for example in rubber, having two bellows 29, 30 located one above the other, and can be inflated or deflated by inflow or outflow of non-inflated valves represented.
  • the lower plate 4 When the pneumatic cylinder 28 is deflated, as is the case on the left part of Figure 1, the lower plate 4 is in the down position, in support on the spacers 20, at the desired altitude by the dimensioning of the spacers 20. The lower matrix 14 is then removed from the upper matrix 27.
  • the lower plate 4 and thus the lower matrix 14, which is integral through the lower heating insulating support 7, is free in translation and rotation on and around the horizontal plane, at least as much as the game 18 allows it. It is therefore mounted floating on the pneumatic cylinder 28 which the drive in vertical translation.
  • the fingers 31 are inserted in the corresponding bores 34 by their frustoconical portion 33. Because of the buoyancy of the lower die 14 on the pneumatic cylinder 28, the latter is not positioned exactly in front of the upper die 27, so the positioning fingers 31 are not placed exactly in front of the bores 34, to the game 18 near.
  • the frustoconical portions 33 tolerate such a game 18, and it is not necessary that their axis coincides with that of the bores 34 so that they are there inserted.
  • the clearance between the crowns 16 and the corresponding columns 3 is dimensioned so that the positioning fingers 31 can always inserted into their respective bores 34.
  • the translation then continues by fitting the portions cylindrical 32 positioning fingers 31 in their respective bores 34 and therefore by correct positioning of the lower and upper matrices 14 27 one with respect to the other.
  • the lower matrix 14 bears on the upper matrix 27, it follows a pressure on the dawn between the two matrices 14, 27.
  • the layers of lower thermal insulation 12, intermediate 13 and 26 are arranged so that when the dies 14, 27 are in support one on the other, the layer of intermediate thermal insulation 13 comes into contact with the upper thermal insulating layer 26.
  • the layers of thermal insulation 12, 13, 26 fill the entire peripheral space between the two lower trays 4 and upper 5, thus forming, with the lower heating insulating supports 7 and upper 21, a heated enclosure 35 thermally insulated, as seen on the right side of Figure 1.
  • Heating is provided by the lower heating resistors 11 and 25 located in the trays 8, 22 of the insulating heating supports lower 7 and upper 21, respectively, which will now be described in more detail, with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 3 shows a first embodiment of resistors 11 of the plate 8 of the lower heating insulating support 7.
  • the plate 8 is here circular.
  • the resistors 11 are contained in cartridges with straight segments, arranged in a zigzag shape. Thus, one succeeds rectilinear portions 36 and half-turns, made by means of two bends 37 at 90 °, when the rectilinear portion 36 approaches the edge of the plate 8.
  • the assembly is fairly dense and provides a relatively homogeneous heating.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of resistors 11 of the plate 8 of the lower heating insulating support 7.
  • the resistors 11 are directly embedded and crimped into the tray 8, here in a spiral pattern.
  • they may for example be embedded in machined grooves in the plate 8 and then covered with metal powder deposited by a plasma torch, or by any other method well known to those skilled in the art. Thanks to this embodiment, it is possible to further tighten the resistances 11 and to obtain homogeneity of bigger heating.
  • the resistors 11, 25 heat each matrix 14, 27, the whole being contained in the isothermal enclosure Above mentioned.
  • the temperature is thus adjusted thanks to the resistors 11, 25, for example at a temperature of 700 ° C.
  • the pressure of the matrices 14, 27 allied with the heating allows to perform the thermal straightening of the dawn.
  • the upper plate 5 is fixed, in the upper position, and the lower plate 4 is high, thanks to the pneumatic cylinder 29, so as to press the dies 14, 27 against each other.
  • the upper plate 5 supports, in four diametrically opposite points two by two, a vertical sleeve 38, surrounding Column 3 corresponding to the corner considered and above and below the upper plate 5, outside the latter.
  • Each sleeve 38 has, at each of its ends, lower and upper part, a ring 39, 39 ', respectively, intended to slide in translation along the corresponding column 3.
  • the upper plate 5 is integral with the rings 39, 39 ', which fill, with their corresponding column 3, a guide function in translation of the plateau upper 5.
  • the slide connection between each ring 39, 39 'and column 3 corresponding is made without play.
  • the columns 3 of the press 1 of the invention support a roof 40.
  • This roof 40 supports a hydraulic cylinder 41.
  • This hydraulic cylinder 41 comprises, in upper position, a cylinder 42, in which is mounted movable, opening on the lower side, a piston 43, actuated by hydraulic means well known to those skilled in the art, not shown.
  • the hydraulic cylinder 41 is secured to the roof 40 on the upper part of its cylinder 42 and secured to the upper part of the upper plate 5 on the lower part of its piston 43.
  • the press 1 supports a spacer 44.
  • the upper plate 5 abuts on these spacers 44, by the top of its sleeves 38, when in the up position, as is the case on both parts of Figure 1.
  • the hydraulic cylinder 41 is arranged to move the upper plate 5 in vertical translation, in the context of the new mode of operation of the press 1 of the invention described herein.
  • the plateau 4 is fixed, in the lower position, resting on the spacers 20, as in the case of the left part of Figure 1, while the upper plate 5 is movable in translation, thanks to the hydraulic cylinder 41.
  • the lower matrices 14 and higher 27 are not the same as before and do not include especially no positioning fingers 31 and 34 bores. It is not no more necessarily planned to activate the resistors 11, 25.
  • This other mode of operation corresponds to a range of different pressures and a use of the press 1 of the invention as a "conventional" press, not necessarily for an application to thermal straightening.
  • This new mode of operation is not incompatible with the first. For example, to switch from one to another to change dies 14, 27, the remainder of the device remaining identical, ensuring a saving of space not negligible within a production unit, for example.
  • the press 1 of the invention provides, on the one hand, a function of conventional press, with its lower plate 4 fixed in low position and its upper plate 5 mobile in vertical translation thanks to the hydraulic jack 41, on the other hand, a thermal straightening press function, with its top plate 5 fixed and its lower plate 4 mobile in vertical translation, thanks to the pneumatic cylinder 28, with a certain buoyancy ensuring, in cooperation with the positioning fingers 31 and the bores 34, a easy and precise positioning of the dies 14, 27 relative to one another, the resistors 11, 25 and the various thermal insulators 10, 12, 13, 24, 26 ensuring the isothermal heating function necessary for this second function of thermal straightening.
  • This third use of the press 1 can be made for the thermal straightening of large hollow blades, for example.
  • Trays 8, 22 lower heating insulating supports 7 and upper 21, as well as the matrices 14, 27, are then rectangular in shape, because of the size of the blades.
  • the dies 14, 27 comprise positioning means such as the fingers 31 and bores 34 described above.
  • the two matrices 14, 27 are initially separated from each other so to allow the loading of a dawn between them.
  • the lower matrix 14 is then mounted, thanks to the pneumatic cylinder 28, in the direction of the matrix 27.
  • This pneumatic cylinder 28, in cooperation with the means of positioning 31, 34, allows the proper centering, without constraints, of the dawn between the two matrices 14, 27.
  • the pneumatic cylinder 28 does not make it possible to apply a force sufficient in the context of the process under consideration, the lower plate 4 is locked in its position, thanks to spacers 20 sized for this purpose.
  • the spacers 20, or wedges are here removable, and used when one wants to lock the lower plate 4 in a position, which is not necessarily its lowest position.
  • spacers 20 can be provided, depending on the process used.
  • the tray upper 5 comes to apply an additional force, thanks to the action of the jack 41, which generates a greater pressure than the cylinder pneumatic 28.
  • the actuator pneumatic 28 ensures the proper centering, without constraints, of the part to be pressed, while the hydraulic cylinder 41 performs the function of pressurizing additional room.

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Abstract

La presse (1) de l'invention comporte un premier élément (4, 7, 14) et un second élément (5, 21, 27) de maintien et de pressage d'une pièce à traiter entre eux, le premier élément (4, 7, 14) étant entraîné en translation par rapport au second élément (5, 21, 27) par un vérin pneumatique. Ainsi, le premier élément (4, 7, 14) est monté flottant par rapport au second élément (5, 21, 27), lesdits éléments comprenant des moyens de positionnement (31, 34) l'un par rapport à l'autre en fin de course. Il est ainsi possible d'assurer un bon centrage de la pièce entre les éléments, sans contraintes. <IMAGE>

Description

L'invention concerne une presse pour le maintien et le pressage d'une pièce, en particulier pour une aube en titane d'une turbomachine.
Une aube de compresseur de turboréacteur, par exemple, est une pièce formée par forgeage. L'aube est tout d'abord estampée. Cette opération donne sa forme à l'aube mais induit également des contraintes en son sein, qu'il faut équilibrer. A cet effet, l'aube est mise dans une presse, où elle est chauffée et pressée entre deux matrices comportant une empreinte dont la forme correspond à celle de l'aube. Il en résulte une relaxation des contraintes au sein de l'aube.
L'art antérieur, notamment pour les pièces telles que les aubes de fan, enseigne l'utilisation d'une presse dont au moins un plateau, supportant une matrice, est mobile en translation verticale grâce à un vérin hydraulique, pour engendrer une pression sur l'aube en titane par appui sur l'autre matrice, elle aussi supportée par un plateau. Le tout est inclus dans un four possédant une enceinte isotherme, classiquement chauffée à une température située entre 700°C et 900°C pendant une durée déterminée.
Les aubes sont de formes tridimensionnelle s complexe s. Un mauvais positionnement de l'aube entre les matrices peut engendrer l'application d'une pression non uniforme sur sa surface et donc la formation de nouvelles contraintes, ce qui est l'inverse du but recherché. Le réglage des matrices l'une par rapport à l'autre est donc très délicat, et une variation infime de l'angle d'attaque de la matrice mobile entraíne les inconvénients susmentionnés.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients.
A cet effet, l'invention concerne une presse, comportant un premier élément et un second élément de maintien et de pressage d'une pièce à traiter entre eux, le premier élément étant entraíné en translation par rapport au second élément par des moyens d'entraínement, caractérisé par le fait que le premier élément est monté flottant par rapport au second élément et lesdits éléments comprennent des moyens de positionnement l'un par rapport à l'autre en fin de course.
Par flottant, on comprend que le premier élément comporte des libertés de mouvement dans un certain nombre de directions, éventuellement les six, dans une certaine mesure, c'est-à-dire de façon dimensionnellement bridée par rapport à la dimension de la course en translation autorisée par les moyens d'entraínement.
De préférence, la presse comprend des moyens de guidage en translation du premier élément et un jeu est ménagé entre le premier élément et les moyens de guidage.
De préférence encore, le premier élément et le second élément comprennent chacun une matrice de maintien et de pressage de la pièce.
De préférence toujours, les moyens de positionnement du premier élément par rapport au second élément comprennent au moins un doigt de positionnement coopérant avec un alésage.
Avantageusement dans ce cas, la matrice du premier élément comprend au moins un dit doigt de positionnement et la matrice du second élément comprend au moins un dit alésage.
Avantageusement encore, chaque doigt de positionnement comprend une portion de forme cylindrique et une portion de forme tronconique.
Dans la forme de réalisation préférée de la presse de l'invention, les moyens d'entraínement comprennent un vérin pneumatique.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la presse, disposée verticalement, comporte au moins une entretoise de soutien du premier élément dans une position et des seconds moyens d'entraínement en translation du second élément par rapport au premier élément.
De préférence dans ce cas, les seconds moyens d'entraínement en translation comprennent un vérin hydraulique.
Conformément à l'invention, chaque élément comprend un plateau et un support isolant chauffant supportant la matrice.
Avantageusement dans ce cas, au moins une couche d'isolant thermique est disposée à la périphérie des matrices.
De préférence, au moins un support isolant chauffant comprend des résistances de chauffage.
Selon une première forme de réalisation de l'invention, les résistances de chauffage sont contenues dans des cartouches.
Selon une seconde forme de réalisation de l'invention, les résistances de chauffage sont noyées et serties dans le support isolant chauffant.
L'invention concerne en particulier l'utilisation d'une presse pour le redressage thermique d'une aube de turbomachine formée par forgeage, mais la demanderesse n'entend pas limiter la portée de ses droits à cette application.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée de la presse de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel :
  • la figure 1 représente une vue schématique de profil en coupe de la forme de réalisation préférée de la presse de l'invention , avec la matrice inférieure en position basse, pour la moitié gauche de la figure 1, et la matrice supérieure en position haute, pour la moitié droite de la figure 1 ;
  • la figure 2 représente une vue schématique de dessus de la partie inférieure de la forme de réalisation préférée de la presse de l'invention ;
  • la figure 3 représente une vue schématique de dessus d'une première forme de réalisation du support isolant chauffant inférieur de la presse de l'invention ;
  • la figure 4 représente une vue schématique de dessus d'une seconde forme de réalisation du support isolant chauffant inférieur de la presse de l'invention.
En référence à la figure 1, la presse 1 de l'invention comprend une embase structurale 2, supportant quatre colonnes 3, qui forment un cadre, ou bâti, parallélépipédique de la presse 1. Les colonnes 3 supportent un plateau inférieur 4 et un plateau supérieur 5, ici de forme circulaire. Sur la figure 1, la presse 1 est représentée dans deux configurations différentes, la figure 1 étant découpée en deux parties, de part et d'autre d'un plan de symétrie globale 6 vertical de la presse 1. Le plateau inférieur 4 est mobile en translation verticale. A gauche du plan de symétrie 6, le plateau inférieur 4 est représenté en position basse, à droite du plan de symétrie 6, le plateau inférieur 4 est représenté en position haute, comme il sera décrit plus précisément par la suite.
Le plateau inférieur 4 supporte, dans sa partie centrale, un support inférieur isolant chauffant 7, qui comprend un plateau 8 circulaire supporté par des parois verticales 9. Le plateau 8 pourrait présenter une autre forme. Les parois verticales 9 définissent entre elles des cavités 10 contenant un isolant thermique, comprenant par exemple des fibres de céramique. Le plateau 8 du support inférieur isolant chauffant 7 contient des résistances chauffantes 11 qui seront décrites plus précisément par la suite.
Le plateau inférieur 4 supporte, le long de sa partie périphérique, autour du support inférieur isolant chauffant 7 et sur la hauteur de ce dernier, une couche d'isolant thermique inférieure 12. Cette couche d'isolant thermique inférieure 12 supporte quant à elle une couche d'isolant thermique intermédiaire 13, qui s'étend au droit de l'isolant thermique inférieur 12, au-dessus du niveau du support inférieur isolant chauffant 7.
Le plateau 8 du support inférieur isolant chauffant 7 supporte une matrice inférieure 14 de pressage d'une pièce formée par forgeage, cette dernière non représentée. La matrice 14 est ici de forme circulaire.
En référence à la figure 2, la matrice inférieure 14 comprend une empreinte 45 dont la forme s'adapte, pour sa moitié inférieure, à la forme de la pièce formée par forgeage, qui est dans la forme de réalisation préférée de l'invention une aube en titane d'un turboréacteur.
Il peut être prévu, entre le plateau 8 du support inférieur isolant chauffant 7 et la matrice inférieure 14, un système de cales pentée s permettant de supprimer le jeu entre ces deux éléments 8, 14 et remplaçant avantageusement un assemblage par visserie classique, mal adapté aux utilisations à haute température.
Le plateau inférieur 4 supporte, en quatre points diamétralement opposés deux à deux, un manchon 15, entourant la colonne 3 correspondant au coin considéré, s'étendant au-dessus du plateau 4, à l'extérieur de ce dernier. Le manchon 15 est, à son extrémité inférieure, solidaire du plateau inférieur 4. Chaque manchon 15 comporte, à son extrémité supérieure, un e couronne 16, destinée à coulisser en translation le long de la colonne 3. Par le biais des manchons 15, le plateau inférieur 4 est solidaire des couronnes 16 qui remplissent, avec leur colonne 3 correspondante, une fonction de guidage du plateau inférieur 4 en translation.
La liaison glissière entre chaque couronne 16 et la colonne 3 correspondante est faite avec jeu. Ce jeu est illustré sur les figures 1 et 2 par une flèche 18. Ce jeu permet notamment des mouvements de translation et rotation dans le plan perpendiculaire à l'axe de la translation, c'est-à-dire ici le plan horizontal, ainsi que des mouvements de rotation autour d'axes compris dans ce plan.
A la base de chaque colonne 3, sur son embase 2, la presse 1 comprend une cale 19, supportant une entretoise 20 supportant le plateau inférieur 4, par la base de ses manchons 15, lorsque le plateau inférieur 4 est en position basse. Les entretoises 20 permettent de régler l'altitude désirée du plateau inférieur 4 en position basse.
Le plateau supérieur 5 soutient, dans sa partie centrale, un support supérieur isolant chauffant 21 qui comprend un plateau 22 circulaire soutenu par des parois verticales 23. Le plateau 22 pourrait présenter une autre forme. Les parois verticales 23 défini ssent entre elles des cavités 24 contenant un isolant thermique, comprenant par exemple des fibres de céramique. Le plateau 22 du support supérieur isolant chauffant 21 contient des résistances chauffantes 25 qui seront décrites plus précisément par la suite.
Le plateau supérieur 5 soutient, le long de sa partie périphérique, autour du support supérieur isolant chauffant 21 et sur la hauteur de ce dernier, une couche d'isolant thermique supérieure 26.
Le plateau 22 du support supérieur isolant chauffant 21 soutient une matrice supérieure 27 de pressage de l'aube. La matrice 27 est ici de forme circulaire. La matrice supérieure 27 comprend une empreinte dont la forme s'adapte, pour sa moitié supérieure, à la forme de l'aube. Elle est la matrice complémentaire de la matrice inférieure 14 pour enserrer complètement l'aube.
Le plateau supérieur 5 est pour l'instant considéré fixe dans une position supérieure.
La matrice inférieure 14 comporte deux doigts de positionnement 31, situés en deux points diamétralement opposés de la surface supérieure de la matrice inférieure 14 et faisant saillie verticalement hors de cette dernière. Chaque doigt de positionnement 31 comprend une portion inférieure 32 de forme cylindrique et une portion supérieure 32 de forme tronconique.
La matrice supérieure 27 comporte deux alésages 34 de réception d'un doigt de positionnement 31, situés en deux points de la surface inférieure de la matrice supérieure 27 à un placement correspondant au placement du doigt de positionnement 31 correspondant sur la matrice inférieure 14. Le diamètre de chaque alésage 34 correspond au diamètre de la portion cylindrique 32 du doigt de positionnement 31 correspondant.
Les doigts de positionnement 31 de la matrice inférieure 14 sont agencés pour coopérer avec les alésages 34 de la matrice supérieure 27 de façon à ce que, lorsque les doigts de positionnement 31 sont emmanchés dans les alésages 34, les matrices inférieure 14 et supérieure 27 soient exactement positionnées l'une par rapport à l'autre pour presser l'aube qu'elles enserrent de façon uniforme. L'agencement des doigts de positionnement 31 et des alésages 34 est donc fait en fonction des empreintes que comprennent les matrices 14, 27, de façon à ce que celles-ci soient exactement positionnées l'une face à l'autre lorsque les doigts de positionnement 31 sont emmanchés dans les alésages 34.
Les doigts de positionnement 31 et les alésages 34 coopèrent pour remplir une fonction de positionnement de la matrice inférieure 14 par rapport à la matrice supérieure 27. D'autres moyens de positionnement pourraient être envisagés, par exemple des formes usinées sur les matrices 14, 27 de façon complémentaire pour venir s'emboíter l'une dans l'autre et positionner correctement la matrice inférieure 14 par rapport à la matrice supérieure 27.
L'embase 2 de la presse 1 de l'invention supporte un vérin pneumatique 28. Ce vérin pneumatique 28 est solidaire, sur sa partie inférieure, de l'embase 2, et solidaire, sur sa partie supérieure, de la partie inférieure du plateau inférieur 4. Entre les deux, il comprend un coussin d'a ir, ou vessie d'air, par exemple en caoutchouc, comportant deux soufflets 29, 30 situés l'un au-dessus de l'autre, et pouvant être gonflé ou dégonflé par arrivée ou départ d'air par des vannes non représentées.
Lorsque le vérin pneumatique 28 est dégonflé, comme c'est le cas sur la partie gauche de la figure 1, le plateau inférieur 4 est en position basse, en appui sur les entretoises 20, à l'altitude voulue par le dimensionnement des entretoises 20. La matrice inférieure 14 est alors éloignée de la matrice supérieure 27.
Lorsque le vérin pneumatique 28 est gonflé, il entraíne en translation verticale ascendante le plateau inférieur 4. Cette translation est autorisée par la translation qu'effectuent les couronnes 16, solidaires du plateau inférieur 4, sur les colonnes 3.
Du fait du jeu 18 existant entre les couronnes 16 et les colonnes 3 correspondantes, le plateau inférieur 4, et donc la matrice inférieure 14, qui lui est solidaire par le biais du support inférieur isolant chauffant 7, est libre en translation et rotation sur et autour du plan horizontal, du moins autant que le jeu 18 le permet. Il est donc monté flottant sur le vérin pneumatique 28 qui l'entraíne en translation verticale.
Lorsque la matrice inférieure 14 se trouve à proximité de la matrice supérieure 27 et que le vérin pneumatique 28 continue d'être gonflé, les doigts de positionnement 31 sont insérés dans les alésages correspondants 34 par leur portion tronconique 33. Du fait de la flottabilité de la matrice inférieure 14 sur le vérin pneumatique 28, cette dernière n'est pas positionnée exactement en face de la matrice supérieure 27, donc les doigts de positionnement 31 ne sont pas placés exactement en face des alésages 34, au jeu 18 près.
Les portions tronconiques 33 tolèrent un tel jeu 18, et il n'est pas nécessaire que leur axe coïncide avec celui des alésages 34 pour qu'elles y soient insérées. Le jeu entre les couronnes 16 et les colonnes 3 correspondantes est dimensionné de façon à ce que les doigts de positionnement 31 puissent toujours être insérés dans leurs alésages 34 respectifs.
Lorsque les surfaces des portions tronconiques 33 des doigts de positionnement 31 entrent en contact avec les alésages 34 et que le vérin pneumatique 28 continue d'être gonflé, elles glissent sur l'arête inférieure des alésages 34 et les doigts de positionnement 31 se placent petit à petit dans l'axe des alésages 34, par translation horizontale et/ou rotations, simultanément à la translation verticale imposée par le vérin pneumatique 28, de la matrice inférieure 14, autorisée s par le jeu 18 entre les couronnes 16 et leur colonne respective 3.
La translation se poursuit alors par l'emmanchement des portions cylindriques 32 des doigts de positionnement 31 dans leurs alésages respectifs 34 et donc par un positionnement correct des matrices inférieure 14 et supérieure 27 l'une par rapport à l'autre. Lorsque la matrice inférieure 14 vient en appui sur la matrice supérieure 27, il s'ensuit une pression sur l'aube entre les deux matrices 14, 27.
Le redressage thermique de l'aube peut alors avoir lieu, du fait de la pression exercée sur l'aube par les deux matrices 14, 27, en coopération avec le chauffage résultant des résistances chauffantes 11, 25 des matrices 14, 27.
Les couches d'isolant thermique inférieure 12, intermédiaire 13 et supérieure 26 sont agencées pour que, lorsque les matrices 14, 27 sont en appui l'une sur l'autre, la couche d'isolant thermique intermédiaire 13 vienne en contact avec la couche d'isolant thermique supérieure 26. Ainsi, lorsque les matrices 14, 27 sont en appui l'une sur l'autre, les couches d'isolant thermique 12, 13, 26 remplissent tout l'espace périphérique entre les deux plateaux inférieur 4 et supérieur 5, formant ainsi, avec les supports isolants chauffants inférieur 7 et supérieur 21, une enceinte 35 chauffée isolée thermiquement, comme on le voit sur la partie droite de la figure 1.
Le chauffage est assuré par les résistances de chauffage inférieures 11 et supérieures 25 situées dans les plateaux 8, 22 des supports isolants chauffants inférieur 7 et supérieur 21, respectivement, qui vont maintenant être décrites plus en détail, en référence aux figures 3 et 4. Sur ces dernières, est représenté le plateau 8 du support isolant chauffant inférieur 7 et ses résistances 11, en vue de dessus, le plateau 22 du support isolant chauffant supérieur 21 et ses résistances 25 leur étant similaires.
Sur la figure 3 est représentée un e premi ère forme de réalisation des résistances 11 du plateau 8 du support isolant chauffant inférieur 7. Le plateau 8 est ici de forme circulaire. Les résistances 11 sont contenues dans des cartouches à segments rectilignes, agencées en forme de zigzag. Ainsi, se succèdent des portions rectilignes 36 et des demi-tours, effectués grâce à deux coudes 37 à 90°, lorsque la portion rectiligne 36 s'approche du bord du plateau 8. L'ensemble est assez dense et procure un chauffage relativement homogène.
Sur la figure 4 est représentée un e second e forme de réalisation des résistances 11 du plateau 8 du support isolant chauffant inférieur 7. Dans cette forme de réalisation, les résistances 11 sont directement noyées et serties dans le plateau 8, ici selon un motif de spirale. A cet effet, elles peuvent par exemple être noyées dans des gorges usinées dans le plateau 8 puis recouvertes par de la poudre de métal déposée par une torche plasma, ou par tout autre procédé bien connu de l'homme du métier. Grâce à cette forme de réalisation, il est possible de resserrer d'avantage les résistances 11 et d'obtenir une homogénéité de chauffage plus grande.
Quelle que soit la forme de réalisation adoptée, les résistances 11, 25 chauffent chaque matrice 14, 27, le tout étant contenu dans l'enceinte isotherme 35 susmentionnée. La température est donc réglée grâce aux résistances 11, 25, par exemple à la température de 700°C. La pression des matrices 14, 27 alliée au chauffage permet d'effectuer le redressage thermique de l'aube.
Dans la forme de réalisation de mise sous presse de l'aube décrite jusqu'à présent, le plateau supérieur 5 est fixe, en position supérieure, et le plateau inférieur 4 est élevé, grâce au vérin pneumatique 29, de façon à presser les matrices 14, 27 l'une contre l'autre.
Un autre mode de fonctionnement de la presse 1 de l'invention est autorisé, grâce au dispositif décrit ci-après, qui n'est pas incompatible avec le dispositif précédemment décrit.
En référence à la figure 1, le plateau supérieur 5 soutient, en quatre points diamétralement opposés deux à deux, un manchon vertical 38, entourant la colonne 3 correspondant au coin considéré et s'entendant au-dessus et au-dessous du plateau supérieur 5, à l'extérieur de ce dernier.
Chaque manchon 38 comporte, à chacune de ses extrémités, inférieure et supérieure, une couronne 39, 39', respectivement, destinée à coulisser en translation le long de la colonne 3 correspondante. Par le biais des manchons 38, le plateau supérieur 5 est solidaire des couronnes 39, 39', qui remplissent, avec leur colonne 3 correspondante, une fonction de guidage en translation du plateau supérieur 5. La liaison glissière entre chaque couronne 39, 39' et la colonne 3 correspondante est faite sans jeu.
Les colonnes 3 de la presse 1 de l'invention supportent un toit 40. Ce toit 40 soutient un vérin hydraulique 41. Ce vérin hydraulique 41 comprend, en position supérieure, un cylindre 42, dans lequel est monté mobile, débouchant du côté inférieur, un piston 43, actionné par des moyens hydrauliques bien connus de l'homme du métier, non représentés. Le vérin hydraulique 41 est solidaire du toit 40 sur la partie supérieure de son cylindre 42 et solidaire de la partie supérieure du plateau supérieur 5 sur la partie inférieure de son piston 43.
Au sommet de chaque colonne 3, soutenue par son toit 40, la presse 1 soutient une entretoise 44. Le plateau supérieur 5 vient en butée sur ces entretoises 44, par le sommet de ses manchons 38, lorsqu'il est en position haute, comme c'est le cas sur les deux parties de la figure 1.
Le vérin hydraulique 41 est agencé pour déplacer le plateau supérieur 5 en translation verticale, dans le cadre du nouveau mode de fonctionnement de la presse 1 de l'invention décrit ici. Dans ce mode de fonctionnement, le plateau inférieur 4 est fixe, en position basse, en appui sur les entretoises 20, comme dans le cas de la partie gauche de la figure 1, tandis que le plateau supérieur 5 est mobile en translation, grâce au vérin hydraulique 41. Les matrices inférieure 14 et supérieure 27 ne sont pas les mêmes que précédemment et ne comprennent notamment pas de doigts de positionnement 31 et d'alésages 34. Il n'est pas non plus forcément prévu d'activer les résistances 11, 25. Cet autre mode de fonctionnement correspond à une gamme de pressions différentes et à une utilisation de la presse 1 de l'invention en tant que presse "classique", pas forcément pour une application au redressage thermique.
Ce nouveau mode de fonctionnement n'est pas incompatible avec le premier. Il suffit par exemple, pour passer de l'un à l'autre de changer les matrices 14, 27, le reste du dispositif restant identique, assurant un gain de place non négligeable au sein d'une unité de production, par exemple.
Lorsque le piston 43 est remonté, le plateau supérieur 5 est en position haute, en appui sur les entretoises 44. Le plateau inférieur 4 étant en appui sur les entretoises 20, la matrice supérieure 27 est alors éloignée de la matrice inférieure 14. Lorsque le vérin hydraulique 41 est activé et que le piston 43 est déplacé vers le bas, ce dernier entraíne en translation verticale descendante le plateau supérieur 5. Cette translation est autorisée par la translation qu'effectuent les couronnes 39, 39', solidaires du plateau supérieur 5, sur les colonnes 3. En fin de course, la matrice supérieure 5 vient en appui sur la matrice inférieure 4 et la fonction de presse est assurée.
Ainsi, la presse 1 de l'invention assure, d'une part, une fonction de presse classique, avec son plateau inférieur 4 fixe en position basse et son plateau supérieur 5 mobile en translation verticale grâce au vérin hydraulique 41, d'autre part, une fonction de presse de redressage thermique, avec son plateau supérieur 5 fixe et son plateau inférieur 4 mobile en translation verticale, grâce au vérin pneumatique 28, avec une certaine flottabilité assurant, en coopération avec les doigts de positionnement 31 et les alésages 34, un positionnement aisé et précis des matrices 14, 27 l'une par rapport à l'autre, les résistances 11, 25 et les divers isolants thermiques 10, 12, 13, 24, 26 assurant la fonction de chauffage isotherme nécessaire à cette deuxième fonction de redressage thermique.
Un autre mode de fonctionnement de la presse de l'invention, combinant les modes de fonctionnement précédents, va maintenant être décrit.
Cette troisième utilisation de la presse 1 peut être faite pour le redressage thermique d'aubes creuses de grande taille, par exemple. Les plateaux 8, 22 des supports isolants chauffants inférieur 7 et supérieur 21, ainsi que les matrices 14, 27, sont alors de forme rectangulaire, du fait de la taille des aubes. Les matrices 14, 27 comportent des moyens de positionnement tels que les doigts 31 et alésages 34 décrits précédemment.
Les deux matrices 14, 27 sont initialement éloignées l'une de l'autre, afin de permettre le chargement d'une aube entre elles. La matrice inférieure 14 est alors montée, grâce au vérin pneumatique 28, en direction de la matrice supérieure 27. Ce vérin pneumatique 28, en coopération avec les moyens de positionnement 31, 34, permet le bon centrage, sans contraintes, de l'aube entre les deux matrices 14, 27.
Le vérin pneumatique 28 ne permettant pas d'appliquer une force suffisante dans le cadre du procédé considéré, le plateau inférieur 4 est verrouillé dans sa position, grâce à des entretoises 20 dimensionnées à cet effet. Ainsi, les entretoises 20 , ou cales, sont ici amovibles, et utilisées lorsque l'on veut verrouiller le plateau inférieur 4 dans une position, qui n'est pas forcément sa position la plus basse. Plusieurs tailles d'entretoises 20 peuvent être prévues, en fonction du procédé mis en oeuvre.
Une fois le plateau inférieur 4 verrouillé dans sa position, le plateau supérieur 5 vient appliquer une force supplémentaire, grâce à l'action du vérin hydraulique 41, qui permet de générer une plus grande pression que le vérin pneumatique 28.
Ainsi, dans cette troisième utilisation de la presse de l'invention, le vérin pneumatique 28 assure le bon centrage, sans contraintes, de la pièce à presser, tandis que le vérin hydraulique 41 assure la fonction de mise sous pression supplémentaire de la pièce.
Il va de soi que ce troisième mode de fonctionnement n'est pas incompatible avec l'utilisation des résistances de chauffage 11.

Claims (20)

  1. Presse, comportant un premier élément (4, 7, 14) et un second élément (5, 21, 27) de maintien et de pressage d'une pièce à traiter entre eux, le premier élément (4, 7, 14) étant entraíné en translation par rapport au second élément (5, 21, 27) par des moyens d'entraínement (28), caractérisé par le fait que le premier élément (4, 7, 14) est monté flottant par rapport au second élément (5, 21, 27) et lesdits éléments comprennent des moyens de positionnement (31, 34) l'un par rapport à l'autre en fin de course.
  2. Presse selon la revendication 1, comprenant des moyens de guidage (3, 16) en translation du premier élément (4, 7, 14), un jeu étant ménagé entre le premier élément et les moyens de guidage (3, 16).
  3. Presse selon la revendication 2, comprenant au moins une couronne (16) solidaire du premier élément (4, 7, 14), coulissant sur une colonne (3) formant bâti, un jeu étant ménagé entre la couronne (16) et colonne (3).
  4. Presse selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le premier élément et le second élément comprennent chacun une matrice (14, 27) de maintien et de pressage de la pièce.
  5. Presse selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle les moyens de positionnement (31, 34) du premier élément (4, 7, 14) par rapport au second élément (5, 21, 27) comprennent au moins un doigt de positionnement (31) coopérant avec un alésage (34).
  6. Presse selon les revendications 4 et 5, dans laquelle la matrice (14) du premier élément comprend au moins un dit doigt de positionnement (31) et la matrice (27) du second élément comprend au moins un dit alésage (34).
  7. Presse selon l'une des revendications 5 ou 6, dans laquelle chaque doigt de positionnement (31) comprend une portion (32) de forme cylindrique et une portion (33) de forme tronconique.
  8. Presse selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle les moyens d'entraínement comprennent un vérin pneumatique (28).
  9. Presse selon l'une des revendications 1 à 8 disposée verticalement, dans laquelle le premier élément (4, 7, 14) est situé en position inférieure et le second élément (5, 21, 27) en position supérieure.
  10. Presse selon la revendication 9, comportant au moins une entretoise (20) de soutien du premier élément (4, 7, 14) dans une position et des seconds moyens d'entraínement (41) en translation du second élément (5, 21, 27) par rapport au premier élément (4, 7, 14).
  11. Presse selon la revendication 10, dans laquelle les seconds moyens d'entraínement en translation comprennent un vérin hydraulique (41).
  12. Presse selon l'une des revendications 10 ou 11, dans laquelle l'entretoise (20) est amovible.
  13. Presse selon l'une des revendications 4 à 12, dans laquelle chaque élément comprend un plateau (4, 5) et un support isolant chauffant (7, 21) supportant la matrice (14, 27).
  14. Presse selon la revendication 13, dans laquelle au moins une couche d'isolant thermique (12, 13, 26) est disposée à la périphérie des matrice s (14, 27).
  15. Presse selon l'une des revendications 13 ou 14, dans laquelle au moins un support isolant chauffant (7, 21) comprend des résistances de chauffage (11).
  16. Presse selon la revendication 15, dans laquelle les résistances de chauffage (11) sont contenues dans des cartouches.
  17. Presse selon la revendication 15, dans laquelle les résistances de chauffage (11) sont noyées et serties dans le support isolant chauffant (7, 21).
  18. Utilisation d'une presse selon l'une des revendications 1 à 17 pour le redressage thermique d'une pièce formée par forgeage.
  19. Utilisation d'une presse selon l'une des revendications 1 à 17 pour le maintien et le pressage d'une aube de turbomachine.
  20. Utilisation d'une presse selon la revendication 10 et l'une des revendications 1 à 17, dans laquelle les moyens d'entraínement (28) du premier élément (4, 7, 14) remplissent une fonction de centrage de la pièce et les moyens d'entraínement (41) du second élément (5, 21, 27) remplissent une fonction de mise sous pression supplémentaire de la pièce.
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